专利名称：多边形焊头和具有该多边形焊头的焊接机的制作方法
技术领域：
[0001]本实用新型涉及ー种多边形焊头和具有该多边形焊头的焊接机。
背景技术：
超声波塑料焊接是通过超声波换能器将超声频电源提供的电能转换为纵向高频振动，通过超声波焊头将能量传递到焊区，从而实现焊接的目的。超声波换能器与焊头纵向连接组成超声波焊接单元。受焊头本身的谐振特性所限，超声波焊接的方向只能位于焊接単元的纵向，将焊接零件水平或垂直放置于焊头顶端。对于某些要求特殊角度的焊接，直线形焊接単元难以到达焊接点，焊接效率会大大降低。或者当焊接点的垂直或水平方向存在干涉物时，焊接单元缺乏足够的安装空间，这也让焊接变得极其困难。当前的解决方式是将焊头的焊接面设计成一定角度，从而改变焊接单元的焊接方向，如图I所示。图I是图示用于非直线方向焊接的直线形焊头的例子的示意图。换能器I连接到焊头2。换能器I和焊头2的连接方向被称为焊接单元方向。焊头2的焊接端面3被设计成倾斜角度。与端面3垂直的方向被称为焊接方向。该焊接方向使得直线形焊头能够进行非直线方向(亦即非焊接单元方向)的焊接。但是，如图I所示的焊接端面的设计会严重破坏焊头的振动平衡，大大影响能量传递效率，并容易引起应カ问题造成零件损坏。当倾斜角度超过一定限制吋，焊头难以被换能器驱动，直接影响生产效率。另外，当焊接点附近存在干涉物时，这种方式并不能解决因焊接单元安装位置受限而引起的问题。因此，希望提供一种焊接机，其能够实现多角度的焊接，并且能够解决在空间有限的情况下焊接単元安装位置受限的问题。
实用新型内容在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图用来确定本实用新型的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本实用新型的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。鉴于现有技术的上述情形，本实用新型的目的是提供一种多边形焊头和具有该多边形焊头的焊接机，其能够克服上述现有技术的缺点和不足，高效率地实现多角度的焊接。为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种多边形焊头，该多边形焊头包括连接单元，用于将所述多边形焊头连接到换能器；以及振动本体，其与所述连接単元相连接，其特征在于，所述振动本体包括多个焊接方向単元，并且所述振动本体关于所述多个焊接方向单元中的每ー个的中心线轴对称。优选地，多边形焊头可以是超声波多边形焊头，并且换能器可以是超声波换能器。[0011]优选地，多个焊接方向単元的数目为至少3个，并且连接单元设置在多个焊接方向单元中的ー个上。优选地，多个焊接方向单元的数目为3个或4个。优选地，相邻两个焊接方向単元之间的连接部分为弧形，并且连接部分与焊接方向单元在连接处相切。优选地，多个焊接方向单元中的每ー个的中心线相交于多边形焊头的几何中心点，并且从多个焊接方向単元中的每ー个的端面到几何中心点的距离等于超声波换能器使用的预先确定的超声波的波长的四分之一的整数倍。优选地，端面到几何中心点的距离等于波长的四分之一。优选地，在多个焊接方向単元中的至少ー个的端面上设置有安装孔，用于安装直线形焊头。 优选地，连接单元为螺丝。根据本实用新型的另一方面，还提供了一种焊接机，该焊接机包括焊接单元，其特征在于所述焊接単元具有根据本实用新型的多边形焊头。优选地，焊接机为超声波焊接机。在本实用新型的上述技术方案中，多边形焊头的振动本体包括多个焊接方向单元，并且振动本体关于多个焊接方向单元中的每ー个的中心线轴对称。多个焊接方向单元可以提供不同的焊接方向。另外，由于振动本体采用轴对称结构，所以提高了焊头的振动效率。这样ー来，就能够高效率地实现多角度的焊接，并且能够解决在空间有限的情况下焊接単元安装位置受限的问题。
本实用新型可以通过參考下文中结合附图所给出的详细描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并形成说明书的一部分，用来进ー步举例说明本实用新型的优选实施例和解释本实用新型的原理和优点。在附图中图I是图示用于非直线方向焊接的直线形焊头的例子的示意图；图2是图示根据本实用新型的第一实施例的焊接单元的示意图；图3是图示根据本实用新型的第一实施例的多边形焊头的立体图；图4是图示根据本实用新型的第一实施例的多边形焊头的截面图；图5是图示根据本实用新型的第二实施例的焊接单元的示意图；图6是图示根据本实用新型的第二实施例的多边形焊头的立体图；以及图7是图示根据本实用新型的第二实施例的多边形焊头的截面图。本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其它元件放大了，以便有助于提高对本实用新型实施例的理解。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的決定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其它细节。根据本实用新型的实施例的多边形焊头可以包括连接单元，用于将所述多边形焊头连接到换能器；以及振动本体，其与所述连接単元相连接，其特征在干，所述振动本体包括多个焊接方向単元，并且所述振动本体关于所述多个焊接方向单元中的每ー个的中心线轴对称。下面參照附图详细描述根据本实用新型的实施例的多边形焊头。 图2是图示根据本实用新型的第一实施例的焊接单元的示意图，图3是图示根据本实用新型的第一实施例的多边形焊头的立体图，并且图4是图示根据本实用新型的第一实施例的多边形焊头的截面图。如图2至图4所示，根据本实用新型的第一实施例的多边形焊头4具有连接单元10，用于将多边形焊头4连接到换能器I。连接单元10可以简单地是连接螺丝。进ー步，多边形焊头4还具有振动本体,该振动本体与连接单元10相连接。在当前的实施例中,振动本体包括了 4个焊接方向单元13、14、15和16。焊接方向单元13和15方向相対，并且焊接方向单元14和16方向相対。振动本体具有轴对称结构。具体地，振动本体关于焊接方向单元13和15的中心线以及焊接方向单元14和16的中心线(亦即图4中所示的点划线，其表示“对称轴”)轴对称。连接单元10设置在焊接方向単元13上。这样ー来，与直线形焊头相比，根据本实用新型的第一实施例的多边形焊头4除了可以提供直线方向的焊接方向(焊接方向単元15提供的焊接方向)之外，还可以提供与直线方向正交的焊接方向(焊接方向单元14和16提供的焊接方向)。因此可以实现多角度的焊接。优选地，相邻两个焊接方向単元之间的连接部分可以为弧形。在图4中仅示出了焊接方向单元14和焊接方向单元15之间的弧形的连接部分18作为例子。连接部分18与焊接方向单元14和15在连接处相切。这种光滑连接可以起到分散和均匀应カ的作用，有利于提闻能量传递的效率。多边形焊头4的简谐振动频率会受到外形尺寸的影响。如图4所示，焊接方向单元13和15的中心线以及焊接方向单元14和16的中心线(亦即图4中所示的点划线，其表示“对称轴”)相交于多边形焊头4的几何中心点17。当换能器I使用的超声波的波长被预先确定时，焊接方向単元13、14、15和16的端面到几何中心点17的距离等于该波长的四分之一的整数倍。优选地，该距离可以被设置成波长的四分之一。通过这种设置，可以进一步提闻能量传递的效率。由于不同频率的超声波在多边形焊头4中传播的波长不相同，所以焊头4的尺寸会随着换能器I的频率的改变而改变，其谐振频率需要与换能器I保持一致。[0040]在多边形焊头4的几何中心点17处可以设置安装销12。安装销12用于连接其它机械部件，在不影响振动本体的简谐振动的前提下，用以安装必要的固定和压紧等装置。多边形焊头4的工作原理如下。当多边形焊头4在换能器I的驱动下发生简谐振动时，焊头4会周期性地以压缩伸张的形式进行振动。当焊头4在焊接方向处于拉伸状态时，在焊接方向的垂直方向处于压缩状态，反之亦然。通过这种周期性的压缩伸张振动，超声波能量从换能器I通过焊头4传递至焊接区域，从而实现焊接的目的。多边形焊头4除了可以与换能器I组成焊接单元以直接作用于焊接区域之外，还可以作为调幅器而安装于换能器I和普通焊头如直线形焊头(未示出)之间。为此目的， 可以在焊接方向単元14、15和16中的一个或多个的端面上设置用于安装直线形焊头的安装孔。在图3中示出了设置在焊接方向单元16的端面上的安装孔11。在焊接方向单元和直线形焊头之间可以简单地用螺丝进行连接。当多边形焊头4作为调幅器使用时，只是在能量输出端増加了一个焊头，对于调幅器本身的谐振体没有任何破坏，仍旧是ー个完整的谐振单元。同直接作为焊头相比，其能量输出的終点是下游的焊头而不是焊接部件，所以不会因为增加了一个焊头改变其振动平衡。上面描述的根据本实用新型的第一实施例的多边形焊头具有4个焊接方向単元，但是本实用新型不限于此。根据本实用新型的多边形焊头也可以具有其它数目的焊接方向単元。下面參考图5至图7来描述根据本实用新型的第二实施例的多边形焊头。图5是图示根据本实用新型的第二实施例的焊接单元的示意图，图6是图示根据本实用新型的第二实施例的多边形焊头的立体图，并且图7是图示根据本实用新型的第二实施例的多边形焊头的截面图。如图5至图7所示，根据本实用新型的第二实施例的多边形焊头5同样具有连接単元10，用于将多边形焊头5连接到换能器I。进一歩，多边形焊头5还具有振动本体，该振动本体与连接单元10相连接。与第一实施例不同,在当前的实施例中,振动本体包括了3个焊接方向单元7、8和9。这三个焊接方向单元呈120度角均匀分布。该振动本体同样具有轴对称结构。具体地，振动本体关于焊接方向单元7的中心线、焊接方向单元8的中心线以及焊接方向単元9的中心线(亦即图7中所示的3个点划线，其表示“对称轴”)轴对称。连接单元10设置在焊接方向单元7上。这样ー来，根据本实用新型的第二实施例的多边形焊头5就可以提供与直线焊接方向成一定角度(具体地即60度)的焊接方向(焊接方向单元8和9提供的焊接方向)。因此可以实现非直线方向的多角度焊接。同样优选的是，相邻两个焊接方向単元之间的连接部分可以为弧形。在图7中仅示出了焊接方向単元7和焊接方向単元9之间的弧形的连接部分18作为例子。同样地，连接部分18与焊接方向单元7和9在连接处相切，以形成光滑连接。多边形焊头5的简谐振动频率同样会受到外形尺寸的影响。如图7所示，焊接方向单元7的中心线、焊接方向单元8的中心线以及焊接方向单元9的中心线(亦即图7中所示的3个点划线，其表示“对称轴”)相交于多边形焊头5的几何中心点17。当换能器I使用的超声波的波长被预先确定时，焊接方向単元7、8和9的端面到几何中心点17的距离等于该波长的四分之一的整数倍。同样优选的是，该距离可以被设置成波长的四分之一。通过这种设置，同样可以进ー步提高能量传递的效率。同样地，由于不同频率的超声波在多边形焊头5中传播的波长不相同，所以焊头5的尺寸会随着换能器I的频率的改变而改变，其谐振频率需要与换能器I保持一致。同样地，在多边形焊头5的几何中心点17处可以设置安装销12。安装销12用于连接其它机械部件，在不影响振动本体的简谐振动的前提下，用以安装必要的固定和压紧
等装置。 同样地，多边形焊头5除了可以与换能器I组成焊接单元以直接作用于焊接区域之外，还可以作为调幅器而安装于换能器I和普通焊头6如直线形焊头之间(參见图5)。为此目的，可以在焊接方向単元8和9中的一个或两者的端面上设置用于安装直线形焊头6的安装孔。在图6中示出了设置在焊接方向単元8的端面上的安装孔11。在焊接方向单元8和直线形焊头6之间可以简单地用螺丝进行连接。在上面描述的本实用新型的实施例中，多边形焊头为超声波多边形焊头，并且换能器为超声波换能器。但是本实用新型对此并没有特殊限制。另外，本领域技术人员可以理解的是，可以设置更多数目的焊接方向単元，以提供更多不同角度的高效焊接。根据本实用新型的技术方案，可以将超声波能量传递到不同的焊接方向単元，从而实现不同角度的超声波焊接。另外，使用本实用新型的技术方案，焊头振动效率高，应カ分布均匀，并且能量损失少。同时，本实用新型的技术方案可以解决在焊接点周围存在干渉物的情况下焊接単元安装位置受限的问题，另外还可以利用所有的焊接方向单元进行多点焊接。根据本实用新型的多边形焊头可以应用于焊接机领域。焊接机可以包括焊接单元，而该焊接単元就可以具有根据本实用新型的多边形焊头。根据本实用新型的焊接机可以是超声波焊接机。使用根据本实用新型的超声波焊接机，可以高效率地实现多角度的焊接。以上虽然结合附图详细描述了本实用新型的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本实用新型，而并不构成对本实用新型的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本实用新型的实质和范围。因此，本实用新型的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。
权利要求1.一种多边形焊头，包括 连接单元，用于将所述多边形焊头连接到换能器；以及 振动本体，其与所述连接单元相连接， 其特征在于，所述振动本体包括多个焊接方向单元，并且所述振动本体关于所述多个焊接方向单元中的每一个的中心线轴对称。
2.根据权利要求I所述的多边形焊头，其中，所述多边形焊头为超声波多边形焊头，并且所述换能器为超声波换能器。
3.根据权利要求I所述的多边形焊头，其中，所述多个焊接方向单元的数目为至少3个，并且所述连接单元设置在所述多个焊接方向单元中的一个上。
4.根据权利要求3所述的多边形焊头，其中，所述多个焊接方向单元的数目为3个或4 个。
5.根据权利要求I所述的多边形焊头，其中，相邻两个焊接方向单元之间的连接部分为弧形，并且所述连接部分与所述焊接方向单元在连接处相切。
6.根据权利要求2所述的多边形焊头，其中，所述多个焊接方向单元中的每一个的中心线相交于所述多边形焊头的几何中心点，并且从所述多个焊接方向单元中的每一个的端面到所述几何中心点的距离等于所述超声波换能器使用的预先确定的超声波的波长的四分之一的整数倍。
7.根据权利要求6所述的多边形焊头，其中，所述端面到所述几何中心点的距离等于所述波长的四分之一。
8.根据权利要求I所述的多边形焊头，其中，在所述多个焊接方向单元中的至少一个的端面上设置有安装孔，用于安装直线形焊头。
9.根据权利要求I所述的多边形焊头，其中，所述连接单元为螺丝。
10.一种焊接机，包括焊接单元，其特征在于所述焊接单元具有根据权利要求1-9中任何一项所述的多边形焊头。
11.根据权利要求10所述的焊接机，其中，所述焊接机为超声波焊接机。
专利摘要本实用新型公开了一种多边形焊头和具有该多边形焊头的焊接机。根据本实用新型的多边形焊头包括连接单元，用于将所述多边形焊头连接到换能器；以及振动本体，其与所述连接单元相连接，其特征在于，所述振动本体包括多个焊接方向单元，并且所述振动本体关于所述多个焊接方向单元中的每一个的中心线轴对称。根据本实用新型，可以高效率地实现多角度的焊接。
文档编号B29C65/08GK202378292SQ201120388048
公开日2012年8月15日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者刘蕊 申请人:必能信超声(上海)有限公司